基于監測數據的油氣管道預警技術

(東北石油大學，黑龍江大慶 163318)

0 引言

隨著石油與天然氣開采力度的加大，管道運輸已成為油氣資源的重要運輸方式。在長期服役過程中，管道會受到環境載荷的作用而產生腐蝕、老化等損傷；部分管道鋪設在地質災害頻發的地帶，地質滑坡、泥石流等災害很容易引起管道的基礎沉降；此外，人為破壞也是管道產生損傷的重要因素。因此，為保障管道在服役期間安全運行，對其進行健康監測就顯得十分必要和重要。

管道健康監測系統一般由傳感器系統、數據采集與傳輸系統、數據處理與預警系統等組成。具體流程為：首先在管道重要部位布置傳感器進行實時監測，獲得應變、位移、溫度等數據；然后對監測數據進行實時處理，以便對管道進行健康評估與安全預警。其中，基于監測數據的預警技術至關重要，如通過設置預警指標和控制限，將海量監測數據與這些安全閾值進行對比，以判斷是否存在異常或超限，從而對管道的安全狀態進行評定。

預警技術總體可分為基于模型的預警技術(如有限元模型預警)和基于數據的預警技術。本文重點探討基于監測數據的預警技術，主要分為基于信號處理的預警技術、基于時間序列的預警技術、基于人工智能的預警技術等。

1 基于信號處理的預警技術

1.1 統計分析方法

基于統計分析的方法可以對異常監測數據進行預警，常見的統計方法有均值、相關性分析、殘差、控制圖等。

在土木結構損傷預警中，Hilbert-Huang變換被用來處理結構響應信號，再通過自回歸模型進行擬合，利用待識別工況的殘差與完好結構的殘差的方差之比來進行預警，大于1則表明出現異常[1]。……